(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄分が１０質量ppm以下で、９０容量％留出温度が３００℃以上３３０℃以下で、セタン価（ＣＮ）が４０以上８０以下で、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が２０以上で、セタン価とリサーチ法オクタン価との和（ＣＮ＋ＲＯＮ）が７０以上であることを特徴とする予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物。
【請求項２】
セタン価（ＣＮ）が５０以上の燃料油１にリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が８０以上の燃料油２を３０容量％以下混合することを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合圧縮着火エンジン用の燃料油組成物及びその製造方法に関し、特には、予混合圧縮着火エンジンに用いた際に、予混合圧縮着火燃焼を確保できる負荷条件の範囲を、ガソリンや軽油等の従来の自動車用燃料ではなし得ない範囲まで拡大することが可能な燃料油組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）は、大気中におけるこれら有害成分濃度に一定の寄与があるため、大気環境改善の観点から、これら有害排出ガス成分の削減が強く求められている。一方、地球温暖化防止のためには、化石燃料の燃焼で排出されるＣＯ2の削減が必要であり、自動車からのＣＯ2排出の削減、即ち、自動車の燃料消費効率（燃費）の向上が強く求められている。このように、自動車においては、有害ガス成分の排出削減とＣＯ2の排出削減を同時に達成する必要があり、昨今、その対応技術として、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ：Premixed Charge Compression Ignition）エンジンが注目されている。
【０００３】
ＰＣＣＩエンジンでは、燃焼の開始（着火）を燃料の自己着火に依存しているので、燃焼室内の温度が低い冷機時や低負荷条件下では、着火性の良好な燃料が必要となる。しかしながら、着火性の良好な燃料は、燃焼室内の温度が高い高負荷条件下では、燃焼室内で多点同時着火による急激な燃焼を起こし、燃焼騒音の増大やエンジンの損傷を引き起こしてしまう。そのため、燃焼室内の温度が高い高負荷条件下では、着火性の低い燃料、即ち、緩慢な燃焼挙動を示す燃料が求められる。従って、ＰＣＣＩエンジン用燃料としては、低負荷条件では着火性の指標であるセタン価（ＣＮ）が高く、高負荷条件下では緩慢な燃焼を期待できるリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が高い燃料が望ましい。
【０００４】
より詳しくは、低負荷条件下における予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼の成立の有無は、燃料のセタン価（ＣＮ）に規定されるため、安定した着火と燃焼を確保できる負荷条件の下限値は、燃料のセタン価（ＣＮ）に大きく依存する。一方、高負荷条件下におけるＰＣＣＩ燃焼の成立の有無は、燃料のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）に規定されるため、緩慢な燃焼を確保できる負荷条件の上限値は、燃料のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）に大きく依存する。従って、ＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲は、燃料のセタン価（ＣＮ）とリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）との両方に大きく依存することとなる。
【０００５】
ＰＣＣＩ燃焼が成立しないエンジンの負荷条件下では、従来型の燃焼形態（ガソリン燃焼又はディーゼルエンジン燃焼）を用いることとなるが、有害排出ガスの低減と燃費の向上を同時に達成できるＰＣＣＩ燃焼の範囲が広い程、エンジン性能としては優れているため、セタン価（ＣＮ）及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）の両方が高い燃料が求められている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９１６５７号公報
【非特許文献１】大聖, 「ディーゼルエンジン技術に関する将来展望」, 自動車技術, Vol.59, No.4 (2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、炭化水素のセタン価（ＣＮ）とリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）との関係はトレードオフの関係にあり、セタン価（ＣＮ）の高い燃料は、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が低いことが判っている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、セタン価（ＣＮ）及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）の両者を最適値にバランスさせることで、ＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲を、ガソリンや軽油等の従来の自動車用燃料ではなし得ない範囲まで拡大することが可能な予混合圧縮着火エンジン用の燃料油組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の蒸留性状を有し、セタン価（ＣＮ）及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が特定の範囲にある燃料油組成物を予混合圧縮着火エンジンに用いることで、ＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲が、従来の自動車用燃料（ガソリン、軽油）ではなし得ない範囲まで拡大することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物は、
・硫黄分が１０質量ppm以下で、
・９０容量％留出温度が３００℃以上３３０℃以下で、
・セタン価（ＣＮ）が４０以上８０以下で、
・リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が２０以上で、
・セタン価とリサーチ法オクタン価との和（ＣＮ＋ＲＯＮ）が７０以上である
ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物の製造方法は、セタン価（ＣＮ）が５０以上の燃料油１にリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が８０以上の燃料油２を３０容量％以下混合することを特徴とする。
【００１２】
なお、本発明において、硫黄分はＪＩＳ Ｋ２５４１−６に従って測定され、９０容量％留出温度はＪＩＳ Ｋ２２５４に従って測定され、セタン価（ＣＮ）及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）はＪＩＳ Ｋ２２８０に従って測定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、特定の蒸留性状を有し、セタン価（ＣＮ）及びリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が特定の範囲にある燃料油組成物を予混合圧縮着火エンジンに用いることで、ＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲を、従来の自動車用燃料（ガソリン、軽油）ではなし得ない範囲まで拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の予混合圧縮着火エンジン用燃料油組成物は、硫黄分が１０質量ppm以下で、９０容量％留出温度が３００℃以上３３０℃以下で、セタン価（ＣＮ）が４０以上８０以下で、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が２０以上で、セタン価とリサーチ法オクタン価との和（ＣＮ＋ＲＯＮ）が７０以上であることを特徴とする。本発明の燃料油組成物は、セタン価（ＣＮ）が十分高いため、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の下限値が十分低い。また、本発明の燃料油組成物は、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が十分高いため、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の上限値が十分高い。更に、本発明の燃料油組成物は、セタン価とリサーチ法オクタン価との和（ＣＮ＋ＲＯＮ）が十分高いため、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の範囲が広く、従来の自動車用燃料（ガソリン、軽油）ではなし得ない範囲までＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲を拡大することができ、予混合圧縮着火エンジンに特に好適である。
【００１５】
＜硫黄分＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、硫黄分が１０質量ppm以下であり、好ましくは７質量ppm以下である。本発明の燃料油組成物は、硫黄分が１０質量ppm以下であるため、燃焼生成物である硫黄酸化物が少なく、環境負荷の低減に寄与できる。また、硫黄分は、排出ガス浄化触媒を被毒するので、硫黄分の低減は、排出ガス浄化触媒の性能の維持を通じても、環境負荷の低減に寄与できる。更に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を装着した車輌においては、該触媒の硫黄被毒の再生に燃料を使用するので、硫黄分の低減は、燃費の向上にも寄与する。そして、これらの効果は、硫黄分が低い程顕著であるため、本発明の燃料油組成物中の硫黄分は、７質量ppm以下であることが好ましい。
【００１６】
＜９０容量％留出温度（Ｔ９０）＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３３０℃以下であり、好ましくは３２７℃以下、さらに好ましくは３２５℃以下、特には３２３℃以下である。９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３３０℃を超えると、粒子状物質（ＰＭ）の排出量が増加して、環境負荷を十分に低減できない。また、燃料油組成物の後留部分の揮発性は、燃料油組成物と空気との混合気の形成や燃焼性に影響し、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３３０℃を超えると、燃料油組成物と空気との混合気の形成に支障を来たしたり、該混合気の燃焼性が低下してしまう。また、ディーゼルエンジンに比べて燃料を早期に噴射するＰＣＣＩエンジンでは、燃料の一部がシリンダーライナーに到達し、ピストンの下降で掻き落とされてオイルパンへと流れ込み、エンジンオイルの希釈を引き起こすことがあるが、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３３０℃以下の燃料組成物は、気化し易く、ピストンの下降前に十分気化するため、エンジンオイルの希釈を引き起こすことがない。従って、ＰＣＣＩエンジン用燃料の性状としては、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３３０℃以下であることが必要である。そして、上記の問題に対応するには、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が低い程好ましいため、本発明の燃料油組成物は、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３２７℃以下であることが好ましく、３２５℃以下であることが更に好ましく、３２３℃以下であることが特に好ましい。また、特に限定されるものではないが、本発明の燃料油組成物は、噴射ポンプの潤滑性維持の観点から、９０容量％留出温度（Ｔ９０）が３００℃以上であることが好ましい。
【００１７】
＜セタン価（ＣＮ）＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の下限値に影響を及ぼすセタン価（ＣＮ）が４０以上であり、好ましくは４３〜８０、さらに好ましくは４７〜７７である。燃料油の着火性を向上させるために、エンジン側では圧縮比の向上等の対策が採られるが、燃料油の確実な着火と燃焼の安定性とを確保するためには、燃料油自体のセタン価（ＣＮ）を４０以上とすることが必要であり、好ましくは４３以上、さらに好ましくは４７以上とする。また、燃料油のセタン価（ＣＮ）が高過ぎると、燃料油の噴射から着火に至るまでの時間、即ち、着火遅れが短縮されるため、混合気の形成に許される時間が短縮されたり、早期着火による着火時期の進み過ぎによって、エンジン性能の悪化を招くので、燃料油組成物のセタン価（ＣＮ）は８０以下であることが好ましく、７７以下であることがさらに好ましい。
【００１８】
＜リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の上限値に影響を及ぼすリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が２０以上であり、好ましくは２５以上、さらに好ましくは３０以上、特には３２以上である。高負荷条件下での緩慢な燃焼を確保するためには、燃料油組成物のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）を２０以上とすることが必要である。なお、過早着火や急激な燃焼を回避するために、エンジン側では排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）の導入等の対策が講じられるが、高負荷条件下でＰＣＣＩ燃焼として許容できる騒音や燃焼圧力上昇率を確保するためには、燃料油組成物のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）を好ましくは２５以上、さらに好ましくは３０以上、特には３２以上とする。
【００１９】
＜ＣＮ＋ＲＯＮ＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、セタン価（ＣＮ）とリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）との和（ＣＮ＋ＲＯＮ）が７０以上であり、好ましく７５以上、さらに好ましくは８０以上、特には８３以上である。適切なＰＣＣＩ燃焼範囲を確保するためには、セタン価（ＣＮ）とリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）とのそれぞれを適切に保つと共に、両者の和（ＣＮ＋ＲＯＮ）を７０以上とすることが必要であり、好ましく７５以上、さらに好ましくは８０以上、特には８３以上とする。
【００２０】
＜燃料油組成物の調製＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、セタン価（ＣＮ）が５０以上の燃料油１にリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が８０以上の燃料油２を３０容量％以下混合することで製造できる。燃料油１のセタン価（ＣＮ）が５０を下回るか、及び／又は燃料油２のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が８０を下回ると上記の性状を満たすことが難しくなる。燃料油１のセタン価（ＣＮ）は好ましくは５３以上である。また、燃料油２のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）は好ましくは８３以上である。さらに燃料油２の混合比率が高いとセタン価が低くなる為、３０容量％以下であり、好ましくは２５容量％以下である。例えば、本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物は、セタン価が高い市販軽油と、オクタン価が高いガソリン基材の両者、あるいはセタン価が高いノルマルパラフィンにオクタン価が高いイソパラフィン、オレフィンあるいはアロマを上記比率で混合して調製することができる。
【００２１】
＜添加剤＞
本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物には、上述のセタン価（ＣＮ）を向上させるために、セタン価向上剤を配合することができる。該セタン価向上剤としては、アルキルナイトレート系セタン価向上剤、有機過酸化物系セタン価向上剤が挙げられる。上記アルキルナイトレート系セタン価向上剤としては、炭素数６〜１２のアルキルナイトレートが好ましく、２-メチルヘキシルナイトレートが特に好ましい。また、上記有機過酸化物系セタン価向上剤としては、炭素数６〜１２のジアルキルパーオキサイドが好ましく、ジ-ｔ-ブチルパーオキサイドが特に好ましい。これらセタン価向上剤の添加量は、０．０５〜１質量％の範囲が好ましい。
【００２２】
また、本発明のＰＣＣＩエンジン用燃料油組成物には、その他の添加剤として、燃料油組成物の安定性を確保するための酸化防止剤、低温流動性を確保するための低温流動性向上剤、潤滑性を確保するための潤滑性向上剤、エンジンの清浄性を確保するための清浄剤等を適宜添加することができる。
【００２３】
上記酸化防止剤としては、２,６-ジ-ｔ-ブチルフェノール、２,６-ジ-ｔ-ブチル-４-メチルフェノール、２,４-ジメチル-６-ｔ-ブチルフェノール、２,４,６-トリ-ｔ-ブチルフェノール、２-ｔ-ブチル-４,６-ジメチルフェノール、２-ｔ-ブチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤や、Ｎ,Ｎ'-ジイソプロピル-ｐ-フェニレンジアミン、Ｎ,Ｎ'-ジ-sec-ブチル-ｐ-フェニレンジアミン等のアミン系酸化防止剤、及びこれらの混合物が挙げられる。これら酸化防止剤の添加量は、０．０５〜１質量％の範囲が好ましい。
【００２４】
上記低温流動性向上剤としては、公知のエチレン共重合体等を用いることができるが、特には、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等の飽和脂肪酸のビニルエステルが好ましく用いられる。これら低温流動性向上剤の添加量は、特に限定されず、目的に応じて、適宜選択することができる。
【００２５】
上記潤滑性向上剤としては、例えば、長鎖（例えば、炭素数１２〜２４）の脂肪酸又はその脂肪酸エステルが好ましく用いられる。該潤滑性向上剤を１０〜５００質量ppmの範囲、好ましくは５０〜１００質量ppmの範囲で添加することで、耐摩耗性を十分に向上させることができる。
【００２６】
上記清浄剤としては、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミン等が挙げられる。これら清浄剤の添加量は、特に限定されず、目的に応じて、適宜選択することができる。
【００２７】
＜予混合圧縮着火エンジン＞
上述した本発明の燃料油組成物は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）エンジンに用いられる。該ＰＣＣＩエンジンは、ＨＣＣＩ（Homogeneous Charge Compression Ignition）エンジンとも呼ばれ、従来のディーゼルエンジンと同様に圧縮着火であるが、燃料噴射時期、燃料噴射圧力や噴射パターン、ＥＧＲ、圧縮比、燃焼室構造などを最適化して達成される燃料と空気が十分に混合した予混合気の燃焼で形成される予混合火炎のみで燃焼を完結する燃焼方式である。したがって、熱発生のパターンを観察すると冷炎に伴う微弱な熱発生（観察されない場合もあるが）に続いて主燃焼である予混合火炎による１つの熱発ピークが観察される。従来型ディーゼル燃焼では予混合火炎と拡散火炎に伴う２つのピークが観察される点で、大きく異なっている。また、予混合火炎の伝播で燃焼が完結するガソリンエンジンとも異なる。なお、実際のＰＣＣＩエンジンでは、熱発生パターンのテーリングが観察される場合があるが、この原因（予混合火炎か拡散火炎か）は明確でないので、該ＰＣＣＩエンジンでは主燃焼が９０％以上（テーリングに伴う熱発生が１０％未満）と定義される。また、該ＰＣＣＩエンジンは、高圧縮比で運転できることなどから、ガソリンエンジン（火花点火式エンジン）に比べて高効率であるという特徴を有する。
【００２８】
そして、かかる予混合圧縮着火エンジンに上述した本発明の燃料油組成物を用いることで、ＰＣＣＩ燃焼を確保できる負荷条件の範囲を、従来の自動車用燃料（ガソリン、軽油）ではなし得ない範囲まで拡大できるため、従来の自動車用燃料を用いた場合よりも、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）等の有害排出ガス成分を削減しつつ、自動車の燃費を向上させることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３０】
以下の供試燃料に対して、下記の方法で性状分析を行った。
＜供試燃料の調製＞
・ＲＧ：市販のレギュラーガソリンを準備した。
・ＡＤＯ：市販の軽油（ＪＩＳ ２号）を準備した。
・ＫＥＲＯ：市販の灯油を準備した。
・ＧＴＬ：（株）ＪＯＭＯサンエナジーを通じてモスガス品を購入した。
・ＥＴＢＥ：関東化学（株）純度９７.０％以上。ＲＯＮはＲＧにＥＴＢＥを２０容量％混合してＲＯＮを測定し、混合比率から算出することで１１８を求めた。
・ブチルベンゼン：関東化学（株）純度９７.０％以上。ＲＯＮはＲＧにブチルベンゼンを２０容量％混合してＲＯＮを測定し、混合比率から算出することで１１４を求めた。
・シクロヘキサン：関東化学（株）純度９７.０％以上。ＲＯＮはＲＧにシクロヘキサンを２０容量％混合してＲＯＮを測定し、混合比率から算出することで８３を求めた。
・燃料−１：ＡＤＯ８０容量％にブチルベンゼンを２０容量％混合して調製した。
・燃料−２：ＡＤＯ８０容量％にシクロヘキサンを２０容量％混合して調製した。
・燃料−３：ＡＤＯ６０容量％にＥＴＢＥとＧＴＬを半々に混合した燃料を４０容量％混合して調製した。
【００３１】
＜燃料の性状分析法＞
・密度：ＪＩＳ Ｋ２２４９「原油及び石油製品密度試験法」
・蒸留性状：ＪＩＳ Ｋ２２５４「蒸留試験法」
・硫黄分：ＪＩＳ Ｋ２５４１−６「硫黄分試験法（紫外蛍光法）」
・セタン価（ＣＮ）：ＪＩＳ Ｋ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」に規定された実測法（指数は適用できない）
・リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）：ＪＩＳ Ｋ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」
【００３２】
【表１】
0005188796.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、本発明で規定する性状を満たす燃料油組成物は、負荷条件の上限値を上昇させる為に比較例２、３及び４に比較してオクタン価が高く、負荷条件の下限値を低下させる為に比較例１に比較してセタン価が高く、ＰＣＣＩ燃焼が成立する負荷条件の範囲を拡大させるのに最適な燃料組成物である。